Das Element Krypton im PSE

Q: Ist Krypton giftig?

Die natürlich vorkommenden, nicht radioaktiven Krypton-Isotope sind nicht giftig. Jedoch tritt in Kernreaktoren häufig radioaktives Krypton-85 als Spaltprodukt von Uran-235 oder Plutonium-239 auf. Dieses ist zwar in niedriger Konzentration nicht akut gefährlich, da es nicht wie beispielsweise Radon in der Lunge verbleibt, sondern vom Organismus relativ schnell wieder ausgeschieden wird, kann aber in großen Mengen durchaus strahlenbiologisch relevant werden und sich auf die Gesundheit auswirken.

Q: Ist Krypton schwerer als Luft?

Ja, Krypton ist mit einer relativ hohen Dichte von 3,749 kg·m^−3 bei 25 °C etwa dreimal so schwer wie Luft.

Q: Wurde Krypton zur Definition des Meters verwendet?

Ja, Krypton wurde 1960 als Grundlage zur Definition eines Meters gewählt, wofür die Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung, welche von dem Isotop Krypton-86 ausgestrahlt wird, genutzt wurde. Dies löste die ungenaue und bis dahin verwendete Definition des Urmeters aus einer Platin-Iridium-Legierung ab. Die Definition des Meters durch Krypton-Strahlung wurde dann im Jahr 1983 ersetzt durch die Definition der Strecke, welche Licht in einem Vakuum in einem bestimmten Bruchteil einer Sekunde zurücklegt.

Krypton ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente (PSE) mit der Ordnungszahl 36 und dem Elementsymbol Kr. Das chemische Element gehört zur 4. Periode und ist im p-Block (p-Orbital) des PSE zu finden.

Gemeinsam mit Helium, Neon, Argon, Xenon und Radon wird Krypton der 18. Elementgruppe, den sogenannten Edelgasen, zugeordnet.

Eigenschaften von Krypton

Das Element Krypton ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Edelgas, welches in Wasser nur geringfügig löslich ist und eine Atommasse von 83,798 u besitzt. Es liegt unter Normalbedingungen als farbloses Gas vor. Im flüssigen Zustand ist das Element ebenfalls farblos, während Krypton im festen Zustand eine weißliche, kristalline Struktur aufweist. Dabei beträgt die Schmelztemperatur −157,36 °C, die Siedetemperatur liegt bei −153,22 °C.

Je nach Gasdruck im Inneren leuchtet Krypton in Gasentladungsröhren in unterschiedlichen Farben wie etwa violett, blau, hellblau oder gelbgrün.

Wie charakteristisch für Edelgase verfügt Krypton über eine vollständig gefüllte Valenzschale (äußere, elektronenbesetzte Schale eines Atoms, welche die Valenzelektronen enthält, die für die chemischen Bindungen verantwortlich sind), wodurch es chemisch sehr reaktionsträge ist und unter normalen Bedingungen daher kaum chemische Verbindungen eingeht. Nur unter speziellen Bedingungen, wie hoher Temperatur oder Druck, können kryptonhaltige Verbindungen wie Kryptonfluoride (z. B. KrF₂) gebildet werden.

Krypton,
– Fragen & Antworten

Ist Krypton giftig?

Die natürlich vorkommenden, nicht radioaktiven Krypton-Isotope sind nicht giftig. Jedoch tritt in Kernreaktoren häufig radioaktives Krypton-85 als Spaltprodukt von Uran-235 oder Plutonium-239 auf. Dieses ist zwar in niedriger Konzentration nicht akut gefährlich, da es nicht wie beispielsweise Radon in der Lunge verbleibt, sondern vom Organismus relativ schnell wieder ausgeschieden wird, kann aber in großen Mengen durchaus strahlenbiologisch relevant werden und sich auf die Gesundheit auswirken.

Ist Krypton schwerer als Luft?

Ja, Krypton ist mit einer relativ hohen Dichte von 3,749 kg/m³ bei 25 °C etwa dreimal so schwer wie Luft.

Wurde Krypton zur Definition des Meters verwendet?

Ja, Krypton wurde 1960 als Grundlage zur Definition eines Meters gewählt, wofür die Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung, welche von dem Isotop Krypton-86 ausgestrahlt wird, genutzt wurde. Dies löste die ungenaue und bis dahin verwendete Definition des Urmeters aus einer Platin-Iridium-Legierung ab. Die Definition des Meters durch Kryptonstrahlung wurde dann im Jahr 1983 ersetzt durch die Definition der Strecke, welche Licht in einem Vakuum in einem bestimmten Bruchteil einer Sekunde zurücklegt.

Krypton – Verwendung

Die häufigste Verwendung von Krypton findet in der Glühlampenindustrie statt. Es wird als Füllgas in Glühlampen und Gasentladungsröhren eingesetzt, da kryptongefülltes Glas aufgrund der geringen thermischen Leitfähigkeit des Elementes eine Erhöhung der Glühfadentemperatur auf über 2500 °C ermöglicht, wodurch die Lichtausbeute verbessert und die Wirtschaftlichkeit der Lampen erheblich gesteigert wird.

Darüber hinaus dient Krypton als Füllgas in verschiedenen Mess- und Detektionsgeräten, darunter Geigerzähler, Szintillationszähler und Iodlampen, wo es zur Stabilisierung und Effizienzsteigerung beiträgt.

Auch in der Lasertechnologie findet Krypton Anwendung, insbesondere in Form des instabilen Kryptonfluorids (KrF2). Dieses wird zusammen mit anderen angeregten Edelgashalogeniden als aktives Lasermedium in Excimerlasern verwendet. Diese Laser kommen dann unter anderem in der Mikrolithografie und der Augenlaserchirurgie zum Einsatz.

Krypton – Vorkommen und Gewinnung

Krypton kommt als Bestandteil der Lufthülle natürlich auf der Erde vor. Mit einem Volumenanteil von ca. 1,14 · 10–4 % in der Atmosphäre und einem Massenanteil von 3,3 · 10–4 % zählt es zu den seltensten Elementen der Erde und steht an Stelle 82 der Elementhäufigkeit. Aufgrund der niedrigen Konzentration in der Luft gestaltet sich die Gewinnung von Krypton sehr anspruchsvoll.

Die Krypton-Gewinnung erfolgt in Luftzerlegungsanlagen aus sauerstoffreichen Fraktionen und basiert auf dem Claude-Verfahren (entwickelt von Georges Claude, 1870–1960). Bei diesem Verfahren wird etwa 1/10 der Luft durch wiederholte Kompression, Abkühlung und Expansion (Joule-Thomson-Effekt) verflüssigt und dient anschließend als eine Art „Waschmittel“, um aus den übrigen 9/10 der stark abgekühlten Gasluft die relativ hochsiedenden Edelgase Krypton und Xenon durch physikalische Auswaschung zu lösen. Dies geschieht durch die fraktionierte Destillation der Luft, wobei diese zunächst in die Hauptbestandteile (Stickstoff, Sauerstoff und Argon) zerlegt wird und aus den verbleibenden höher siedenden Rückständen schließlich die seltenen Edelgase durch mehrstufige Trennverfahren und Reinigung (z. B. mittels Aktivkohle) isoliert werden. Weltweit werden aktuell rund 8 t Krypton jährlich hergestellt.

Entdeckung von Krypton

Krypton wurde am 30. Mai 1898 in London von den britischen Chemikern William Ramsay und Morris William Travers im Rückstand verdampfter Luft bei der fraktionierten Destillation von Rohargon entdeckt. Dies ist ein Zwischenprodukt der Luftzerlegung, welches beim Abtrennen von reinem Argon zwischen Sauerstoff und Stickstoff entsteht und daher Verunreinigungen wie Sauerstoff, Stickstoff sowie Spuren anderer Edelgase, darunter auch Krypton, enthält.

Ramsay und Travers bemerkten bei ihrer Forschung geringe Dichteunterschiede zwischen Luft-Argon (Argon, welches aus der Luft stammt) und Argon anderer Herkunft, was zur Isolierung eines bislang unbekannten Edelgases führte. Aufgrund einer aufwendigen und anspruchsvollen Entdeckung sowie Isolierung erhielt dieses neue Element den Namen „Krypton“, abgeleitet vom griechischen Wort „kryptos“ (κρυπτός), was so viel wie „verborgen“ oder „versteckt“ bedeutet.